CN111017158A - 一种智能水上救生机器人装置及救生方法 - Google Patents

一种智能水上救生机器人装置及救生方法 Download PDF

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    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells

Abstract

一种智能水上救生机器人装置及救生方法，包括机体，所述的机体环状中空结构体，机体包括截面为矩形的半圆环段以及设置在半圆环段两端的矩形体段，两个矩形体段内均设有一个朝向机体内部方向设置的步进电机，步进电机的步进电机轴上套设有伸缩杆，伸缩杆穿过机体内壁设置，伸缩杆端部上设有环形板；环形板上设有压力传感器；机体顶面上设有光传感器。通过采用上述结构，能够实现对落水人员的救援以及自救目的，其具有安全性高、节能环保、动力强、结构简单和运行可靠的特点。

Description

一种智能水上救生机器人装置及救生方法
技术领域
本发明涉及水上救援设备领域，具体的是一种智能水上救生机器人装置及救生方法。
背景技术
目前市面上存在的水面救生装置主要有救生衣、救生筏和救生圈等，其现有的水面救生装置普遍采用无动力驱动的救生装置。对于现在使用较为广泛的救生衣，根据水上航行安全被强制要求安放在集装箱船舶、散货船、化学品运输船舶、客船以及豪华游轮等民用船舶，潜艇、驱逐舰和护卫舰等军用船舶以及海监船和渔政船等军用船舶上；救生衣也被用于抗洪抢险、浅水区域嬉戏玩耍等方面。
通过查阅国内外相关文献资料和新闻消息，对于人员落水导致的死亡事件也时有发生，其事故的发生主要原因在于一方面，当船舶事故发生后，船上人员无法及时穿戴救生衣等救生装置，从而导致落水人员死亡；另外一方面，未经过专业训练的人员，在面对落水事情发生时，根本不会穿戴和使用救生衣等救生装置，从而导致落水人员死亡。特别是当落水事情发生时，落水者情绪处于极度恐慌或呛水后短时间内出现意识模糊等，从而无法正确使用救援人员抛掷的水面救生装置等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种智能水上救生机器人装置及救生方法，能够实现对落水人员的救援以及自救目的，其具有安全性高、节能环保、动力强、结构简单和运行可靠的特点。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种智能水上救生机器人装置，包括机体，所述的机体环状中空结构体，机体包括截面为矩形的半圆环段以及设置在半圆环段两端的矩形体段，两个矩形体段内均设有一个朝向机体内部方向设置的步进电机，步进电机的步进电机轴上套设有伸缩杆，伸缩杆穿过机体内壁设置，伸缩杆端部上设有环形板；
所述的环形板上设有压力传感器；
所述的机体顶面上设有光传感器。
优选的方案中，所述的矩形体段内设有驱动电机，驱动电机的驱动电机轴背向半圆环段设置，驱动电机轴穿过矩形体段端壁并延伸至矩形体段外，位于矩形体段外的驱动电机轴上设有驱动装置。
优选的方案中，所述的步进电机轴上设有外螺纹，伸缩杆采用截面为矩形且带有内螺纹的中空杆件结构，伸缩杆与步进电机轴之间螺纹连接，伸缩杆穿过矩形体段侧壁并与环形板的凸面连接固定。
优选的方案中，所述的驱动电机轴、步进电机轴穿过的矩形体段位置上均设有橡胶密封圈。
优选的方案中，所述的矩形体段远离半圆环段的一端设有隔网，驱动装置设置在隔网内。
优选的方案中，所述的半圆环段采用中空结构体，半圆环段的顶面上靠近内圈的位置上设有握把，半圆环段内部设有蓄电池，蓄电池通过导线连接步进电机与驱动电机。
优选的方案中，所述的机体顶面上设有多个太阳能电池板，太阳能电池板连接蓄电池。
优选的方案中，所述的机体底部设有外置气垫，半圆环段内设有内置气垫。
一种智能水上救生机器人的救生方法，包括以下步骤：
1）人体进入机体范围内时，人体手臂挡住位于机体顶面上的光传感器；
2）光传感器将信号发送至控制器，控制器控制步进电机启动，并驱使位于两侧的环形板向人体方向移动；
3）环形板上的压力传感器与人体接触并感应到压力信号，当压力信号达到设定值之后，压力传感器将接收到的压力信号发送至控制器，控制器控制步进电机停机；
4）控制器控制步进电机停机之后，驱动电机启动，带动机体在水中移动；
5）被救人员通过握把控制前进方向，实现救援目的。
本发明所提供的一种智能水上救生机器人装置及救生方法，通过采用上述结构,具有以下有益效果：
（1）通过太阳能电池板将太阳能转换为电能，并将其储存于蓄电池中，通过导线向步进电机及驱动电机供能，该机构具有环保节能，效率高的特点；
（2）两块环形板组成的环抱机构，能够在救援过程中对被救人员进行有效固定，具有安全可靠、结构简单的特点；
（3）机体外部和内部均放置有气垫，大大增加其浮力，保证机体大部分位于液面以上，达到提高安全性能的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的半剖结构示意图。
图2为本发明的立体结构示意图。
图3为本发明的控制系统方框图。
图中：环形板1，机体2，半圆环段201，矩形体段202，驱动装置3，外置气垫4，握把5，光传感器6，隔网7，电池盖8，压力传感器9，太阳能电池板10，蓄电池11，内置气垫12，导线13，步进电机14，驱动电机15，驱动电机轴16，橡胶密封圈17，步进电机轴18，伸缩杆19。
具体实施方式
实施例1：
如图1-2中，一种智能水上救生机器人装置，包括机体2，所述的机体2环状中空结构体，机体2包括截面为矩形的半圆环段201以及设置在半圆环段201两端的矩形体段202，两个矩形体段202内均设有一个朝向机体2内部方向设置的步进电机14，步进电机14的步进电机轴18上套设有伸缩杆19，伸缩杆19穿过机体2内壁设置，伸缩杆19端部上设有环形板1；
所述的环形板1上设有压力传感器9；
所述的机体2顶面上设有光传感器6。
优选的方案中，所述的矩形体段202内设有驱动电机15，驱动电机15的驱动电机轴16背向半圆环段201设置，驱动电机轴16穿过矩形体段202端壁并延伸至矩形体段202外，位于矩形体段202外的驱动电机轴16上设有驱动装置3。
优选的方案中，所述的步进电机轴18上设有外螺纹，伸缩杆19采用截面为矩形且带有内螺纹的中空杆件结构，伸缩杆19与步进电机轴18之间螺纹连接，伸缩杆19穿过矩形体段202侧壁并与环形板1的凸面连接固定。
优选的方案中，所述的驱动电机轴16、步进电机轴18穿过的矩形体段202位置上均设有橡胶密封圈17。
优选的方案中，所述的矩形体段202远离半圆环段201的一端设有隔网7，驱动装置3设置在隔网7内。
优选的方案中，所述的半圆环段201采用中空结构体，半圆环段201的顶面上靠近内圈的位置上设有握把5，半圆环段201内部设有蓄电池11，蓄电池11通过导线13连接步进电机14与驱动电机15。
优选的方案中，所述的机体2顶面上设有多个太阳能电池板10，太阳能电池板10连接蓄电池11。
优选的方案中，所述的机体2底部设有外置气垫4，半圆环段201内设有内置气垫12。
实施例2：
如图1-3所示，在实施例1的基础上，采用以下步骤进行落水人员的施救工作：
1）人体进入机体2范围内时，人体手臂挡住位于机体2顶面上的光传感器6；
2）光传感器6将信号发送至控制器，控制器控制步进电机14启动，并驱使位于两侧的环形板1向人体方向移动；
3）环形板1上的压力传感器9与人体接触并感应到压力信号，当压力信号达到设定值之后，压力传感器9将接收到的压力信号发送至控制器，控制器控制步进电机14停机；
4）控制器控制步进电机14停机之后，驱动电机15启动，带动机体2在水中移动；
5）被救人员通过握把5控制前进方向，实现救援目的。
优选的方案中，所述的光传感器6采用型号为LXD/GB5-A1DPH(SMD-1206)的可见光光敏传感器。
优选的方案中，所述的压力传感器9采用型号为JHBM-H1的称重传感器。
优选的方案中，所述的控制器采用型号为MSP432P4的单片机。
优选的方案中，所述的驱动装置3采用螺旋桨或导管桨或喷泵，优选导管桨或喷泵，可提升推进效率同时降低驱动装置3噪音。
本发明采用上述结构，通过太阳能电池板将太阳能转换为电能，并将其储存于蓄电池中，通过导线向步进电机及驱动电机供能，该机构具有环保节能，效率高的特点；；机体外部和内部均放置有气垫，大大增加其浮力，保证机体大部分位于液面以上，达到提高安全性能的目的。
采用上述救生方法，能够在救援过程中对被救人员进行有效固定，具有安全可靠、结构简单的特点。

Claims (9)

1.一种智能水上救生机器人装置，包括机体（2），其特征是：所述的机体（2）环状中空结构体，机体（2）包括截面为矩形的半圆环段（201）以及设置在半圆环段（201）两端的矩形体段（202），两个矩形体段（202）内均设有一个朝向机体（2）内部方向设置的步进电机（14），步进电机（14）的步进电机轴（18）上套设有伸缩杆（19），伸缩杆（19）穿过机体（2）内壁设置，伸缩杆（19）端部上设有环形板（1）；
所述的环形板（1）上设有压力传感器（9）；
所述的机体（2）顶面上设有光传感器（6）。
2.根据权利要求1所述的一种智能水上救生机器人装置，其特征在于：所述的矩形体段（202）内设有驱动电机（15），驱动电机（15）的驱动电机轴（16）背向半圆环段（201）设置，驱动电机轴（16）穿过矩形体段（202）端壁并延伸至矩形体段（202）外，位于矩形体段（202）外的驱动电机轴（16）上设有驱动装置（3）。
3.根据权利要求2所述的一种智能水上救生机器人装置，其特征在于：所述的步进电机轴（18）上设有外螺纹，伸缩杆（19）采用截面为矩形且带有内螺纹的中空杆件结构，伸缩杆（19）与步进电机轴（18）之间螺纹连接，伸缩杆（19）穿过矩形体段（202）侧壁并与环形板（1）的凸面连接固定。
4.根据权利要求3所述的一种智能水上救生机器人装置，其特征在于：所述的驱动电机轴（16）、步进电机轴（18）穿过的矩形体段（202）位置上均设有橡胶密封圈（17）。
5.根据权利要求2所述的一种智能水上救生机器人装置，其特征在于：所述的矩形体段（202）远离半圆环段（201）的一端设有隔网（7），驱动装置（3）设置在隔网（7）内。
6.根据权利要求1所述的一种智能水上救生机器人装置，其特征在于：所述的半圆环段（201）采用中空结构体，半圆环段（201）的顶面上靠近内圈的位置上设有握把（5），半圆环段（201）内部设有蓄电池（11），蓄电池（11）通过导线（13）连接步进电机（14）与驱动电机（15）。
7.根据权利要求8所述的一种智能水上救生机器人装置，其特征在于：所述的机体（2）顶面上设有多个太阳能电池板（10），太阳能电池板（10）连接蓄电池（11）。
8.根据权利要求6所述的一种智能水上救生机器人装置，其特征在于：所述的机体（2）底部设有外置气垫（4），半圆环段（201）内设有内置气垫（12）。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种智能水上救生机器人的救生方法，其特征在于包括以下步骤：
1）人体进入机体（2）范围内时，人体手臂挡住位于机体（2）顶面上的光传感器（6）；
2）光传感器（6）将信号发送至控制器，控制器控制步进电机（14）启动，并驱使位于两侧的环形板（1）向人体方向移动；
3）环形板（1）上的压力传感器（9）与人体接触并感应到压力信号，当压力信号达到设定值之后，压力传感器（9）将接收到的压力信号发送至控制器，控制器控制步进电机（14）停机；
4）控制器控制步进电机（14）停机之后，驱动电机（15）启动，带动机体（2）在水中移动；
5）被救人员通过握把（5）控制前进方向，实现救援目的。
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